阅读说明：本技术 一种基于环形腔结构的皮秒种子激光器 (Picosecond seed laser based on annular cavity structure ) 是由 马英俊 张鹏 杨春宝 于 2021-09-16 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种基于环形腔结构的皮秒种子光纤激光器,包括泵浦源和环形腔,所述环形腔包括波分复用器、光纤环形器、光纤耦合器；所述泵浦源与所述波分复用器连接,将泵浦光耦合进入环形腔；所述波分复用器的第一端口与所述光纤环形器的第一端口之间连接有增益光纤；所述光纤环形器的第二端口连接有半导体可饱和吸收镜,作为激光器的锁模器件；所述光纤环形器的第三端口与所述光纤耦合器的输入端之间设有声光调制器；所述光纤耦合器的第一输出端与所述波分复用器的第二端口连接,构成环形腔结构,所述光纤耦合器的第二输出端与激光器输出终端连接,将皮秒脉冲激光输出。本发明的种子光纤激光器,采用了环形腔结构,泵浦源的能量被充分吸收,转换效率较高；且在环形腔中使用半导体可饱和吸收镜,更容易实现锁模,获得超短激光脉冲；同时结合调制器件,更容易对激光频率进行调制；从而避免使用线形腔结构而带来的输出功率低、谱线较宽等问题。(The invention provides a picosecond seed optical fiber laser based on an annular cavity structure, which comprises a pumping source and an annular cavity, wherein the annular cavity comprises a wavelength division multiplexer, an optical fiber circulator and an optical fiber coupler; the pumping source is connected with the wavelength division multiplexer and used for coupling pumping light into the annular cavity; a gain optical fiber is connected between the first port of the wavelength division multiplexer and the first port of the optical fiber circulator; the second port of the optical fiber circulator is connected with a semiconductor saturable absorber mirror which is used as a mode locking device of the laser; an acousto-optic modulator is arranged between the third port of the optical fiber circulator and the input end of the optical fiber coupler; and the second output end of the optical fiber coupler is connected with the laser output terminal to output picosecond pulse laser. The seed optical fiber laser adopts the annular cavity structure, so that the energy of a pumping source is fully absorbed, and the conversion efficiency is higher; a semiconductor saturable absorption mirror is used in the annular cavity, so that mode locking is realized more easily, and ultrashort laser pulses are obtained; meanwhile, the laser frequency is easier to modulate by combining with a modulation device; thereby avoiding the problems of low output power, wide spectral line and the like caused by using a linear cavity structure.)

一种基于环形腔结构的皮秒种子激光器

技术领域

本发明属于激光技术领域，涉及一种基于环形腔结构的皮秒种子激光器。

背景技术

超短脉冲激光得益于其高峰值功率、高重复频率、窄脉冲宽度等特点，已广泛应用于工业精细加工、激光医疗、美容、光通讯等领域。为获得超短脉冲输出，通常采用锁模的方式，包括主动锁模、被动锁模、主被动锁模、自锁模等多种锁模方式。其中，基于半导体可饱和吸收镜的被动锁模技术由于具有设计灵活、系统稳定的特点受到人们的广泛应用。

对激光器的谐振腔而言，从结构上划分，光纤激光器可分为线形腔结构和环形腔结构。对于线行腔结构，基于法布里-珀罗腔结构的光纤激光器，其存在着激光谱宽较宽的缺点。目前随着光纤光栅技术的日渐成熟，可适用于线形腔结构的布拉格反射光纤光栅激光器（DBR）和分布式反馈光纤激光器（DFB）具有结构简单、兼容性好的特点而愈受重视，逐渐被用于线形腔中，解决其激光谱宽较宽的问题。但布拉格反射光纤光栅激光器（DBR）在使用过程中，借助两个光栅实现光反馈和波长选择，导致输出波长难以确定；而且线形腔结构的光纤激光器由于谐振腔较短，泵浦吸收率与斜率效率低，导致输出功率较低。而基于环形腔结构的皮秒种子激光器，得益于其环形腔的结构，泵浦能量得到充分的吸收，转换效率高，且容易实现锁模、调制。

发明内容

为解决现有技术中上述问题，本发明提出了一种具体技术方案如下。

一种基于环形腔结构的皮秒种子光纤激光器，包括泵浦源和环形腔；所述环形腔包括波分复用器、光纤环形器、光纤耦合器；所述波分复用器在环形腔结构中包括两个端口，所述光纤环形器包括三个端口，所述光纤耦合器为1*2型光纤耦合器；所述泵浦源与所述波分复用器连接，将泵浦光耦合进入环形腔；所述波分复用器的第一端口与所述光纤环形器的第一端口之间连接有增益光纤；所述光纤环形器的第二端口连接有半导体可饱和吸收镜，作为激光器的锁模器件；所述光纤环形器的第三端口与所述光纤耦合器的输入端之间设有声光调制器；所述光纤耦合器的第一输出端与所述波分复用器的第二端口连接，构成环形腔结构，所述光纤耦合器的第二输出端与激光器输出终端连接，将皮秒脉冲激光输出。

优选的，所述泵浦源为锁波长泵浦源。

优选的，所述波分复用器为波片型波分复用器。

优选的，所述激光器输出终端为裸纤输出、跳线输出或准直输出。

优选的，所述激光器输出终端还包括光隔离器，用于隔离回返光。

本发明的种子光纤激光器，采用了环形腔结构，泵浦源的能量被充分吸收，转换效率较高；且在环形腔中使用半导体可饱和吸收镜，更容易实现锁模，获得超短激光脉冲；同时结合调制器件，更容易对激光频率进行调制；从而避免使用线形腔结构而带来的输出功率低、谱线较宽等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的基于环形腔结构的皮秒种子光纤激光器结构图。

1-泵浦源，2-波分复用器，3-增益光纤，4-三端口光纤环形器，5-半导体可饱和吸收镜，6-声光调制器，7-光纤耦合器，8-光隔离器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

说明书附图1为本发明提出的一种基于环形腔结构的皮秒种子光纤激光器结构图。

如图1所示，一种基于环形腔结构的皮秒种子光纤激光器，包括泵浦源1和环形腔；环形腔由波分复用器2、光纤环形器4、光纤耦合器7构成；泵浦源1与波分复用器2连接，将泵浦光耦合进入环形腔，作为激光器的增益激励源；波分复用器在环形腔结构中包括两个端口，光纤环形器4包括三个端口，波分复用器2的第一端口与光纤环形器4的第一端口之间连接有掺杂光纤3，作为皮秒光纤激光器的增益介质；光纤环形器4的第二端口连接有半导体可饱和吸收镜5，半导体可饱和吸收镜5作为光纤激光器的锁模器件，实现激光脉冲宽度的压缩；光纤环形器4的第三端口与光纤耦合器7中间设有声光调制器6，用于对激光频率进行调制；光纤耦合器7为1*2型结构，其第一输出端与波分复用器2的第二端口连接，构成环形腔结构，第二输出端与激光器输出终端连接，用于将皮秒脉冲激光按照预设比例导出。

本实施例中，泵浦源1可以为锁波长泵浦源，用于提供激光激励。

本实施例中，波分复用器2为波片型波分复用器，将泵浦源1输出的泵浦光由波分复用器2的输出端耦合进入掺杂光纤3。

本实施例中，激光器输出终端还包括光隔离器，用于隔离回返光。

本实施例中，激光器输出终端可以为裸纤输出、跳线输出或准直输出。

本实施中光纤激光器的工作原理如下：整个激光器是包括波分复用器2、三端口光纤环形器4、光纤耦合器7的环形腔结构；泵浦源1输出的光经过波分复用器2后，由波分复用器2的第一端口耦合进入掺杂光纤3中，掺杂光纤3另一端与光纤环形器4的第一端口连接，光纤环形器4的第二端口与半导体可饱和吸收镜5连接，通过半导体可饱和吸收镜5对激光进行脉冲压缩，从而获得皮秒激光，获得的皮秒激光由光纤环形器4的第三端口输出进入声光调制器6进行激光频率的调制，最终由光纤耦合器7的第一输出端连接到激光器的输出终端，激光器的输出终端设有光隔离器8，用于隔离回返光；光纤耦合器7 的第二输出端与波分复用器的第二端口连接，构成环形腔的结构。

本实施例中采用了环形腔结构的种子光纤激光器，谐振腔腔长较长，因此泵浦源的能量可以被充分吸收，转换效率较高，从而可实现较高的激光输出功率；在环形腔中使用半导体可饱和吸收镜和调制器件，更容易实现锁模和激光调制，从而获得所需频率的超短激光脉冲。避免了使用线形腔结构而带来的输出功率低、谱线较宽等问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。